ЕДИНАЯ СИСТЕМА ЗАЩИТЫ ОТ КОРРОЗИИ И СТАРЕНИЯ
СТАЛИ И СПЛАВЫ ВЫСОКОПРОЧНЫЕ
МЕТОДЫ УСКОРЕННЫХ ИСПЫТАНИЯ НА КОРРОЗИОННОЕ
РАСТРЕСКИВАНИЕ
Издание
официальное
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ
Москв
а
РАЗРАБОТАН Академией наук СССР ИСПОЛНИТЕЛИ
В. А. Маричев, Д-р хим. наук; М. В. Конради, канд. техн, наук; Б. А. Зеле* нов, канд. техн, наук; О. И. Дружинин, канд. техн, наук, доц.; В. С. Синявский, д-р техн, наук; В. П. Батраков, д-р техн, наук, проф.; Г. В. Козлова, канд. техн, наук (руководители темы); В. В. Лунин; А, В. Можаев, канд. техн, наук; В. В. Кафельников; Л. И, Белова; Г. С. Фомин, канд. хим. наук
ВНЕСЕН Академией наук СССР
Академик-секретарь Н. М. Эмануэль, академик
УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В
ЕЙСТВИЕ Постановлением
Государст
венного комитета СССР по стандартам от 2 апреля 1931 г. № 176$
М
Единая система защиты от коррозии и старения
СТАЛИ И СПЛАВЫ ВЫСОКОПРОЧНЫЕ
етоды ускоренных испытаний на коррозионное растрескиваниеUnified system of corrosion and ageing protection
High-strength steels and alloys.
Accelerated test methods for corrosion cracking
П
ГОСТ 9.903-81
остановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 2 апреля ^981 г. № 1765 срок введения установленс 01.07. 1982 г.
Несоблюдение стандарта преследуется по закону
Настоящий стандарт распространяется на высокопрочные стали и титановые сплавы (далее — материалы) и устанавливает методы ускоренных испытаний на коррозионное растрескивание образцов с предварительно созданными усталостными трещинами.
Сущность методов заключается в том, что образцы подвергают одновременному воздействию коррозионной среды и растягивающих напряжений, при котором поверхности трещины расходятся в направлении действующих напряжений симметрично относительно плоскости исходной трещины.
Стандарт устанавливает три метода испытаний:
1—при постоянной нагрузке;
— при ступенчато изменяемой нагрузке;
— при постоянной деформации.
Критерием оценки стойкости материала к коррозионному растрескиванию является пороговый коэффициент интенсивности напряжений /Сікр .
З
та трещины.
Значения К1КР
ния на стойкость к
Издание официальное
Перепечатка воспрещена
Термины, применяемые в стандарте, и их определения приве- дены в справочном приложении 1.
МЕТОД 1
Сущность метода определения Кікр при постоянной нагрузке на образец состоит в испытании серии образцов при различных исходных значениях коэффициента интенсивности напряжений при плоской деформации Лю и продолжительности испытаний 40 сут.
Допускается определять Лікр при другой продолжительности испытаний, установленной в технических условиях на материал» при этом сравнительные испытания материалов проводят при продолжительности испытаний 40 сут.
Требования к образцам
Минимальную толщину образцов (Smm) в миллиметрах ориентировочно вычисляют по формуле
где Ki — коэффициент интенсивности напряжений при плоской деформации, МПа • м в интервале от Л1КР до Кіс;
во,2— условный предел текучести материала при растяжении, МПа;
Ліс — определяют по нормативно-технической документации.
Для новых материалов ориентировочное значение Лікр выбирают по справочному приложению 2 для материалов, близких по химическому составу, механическим и коррозионным свойствам.
Основными критериями выбора толщины образцов являются образование в процессе роста трещин поверхностей разрушения, перпендикулярных направлению действия растягивающих напряжений, и отсутствие макроскопического разветвления растущих трещин, т. е. рост в процессе испытаний одной магистральной трещины. Эти критерии могут быть определены только после проведения предварительных испытаний. Если эти условия не выполняются, испытания повторяют на образцах толщиной 2S.
Если толщина S, определенная по формуле, составляет доли миллиметра» определение Лікр проводят на образцах сталей толщиной не менее 1 мм и титановых сплавов не менее 5 мм.
Применяют следующие типы образцов в зависимости от
приложения нагрузки: ОР — осевое растяжение; КИ — консольный изгиб;
►РІ и ВРИ — внецентровое растяжение-
Тип, форма и размеры образцов приведены в обязательном
жриложении 3.
Вырезку образцов из полуфабрикатов проводят в соответствии с обязательным приложением 4.
Направление вырезки образца обозначают двумя буквами, пер-
вая из которых указывает направление нормали к плоскости трещины, а вторая — направление развития трещины в этой плоскости, и вносят в протокол испытаний рекомендуемого приложения 5.
Проводят замер образцов. Длину, ширину и толщину об-
разцов вычисляют как среднее арифметическое трех измерений.
Данные измерений вносят в протокол испытаний.
Количество образцов должно быть не менее трех при каж-
дом значении начальной нагрузки, для данного состояния материала и направления вырезки образца.
Образцы подвергают термической обработке в соответствии с требованиями стандартов или технических условий на материал.
Аппаратура, материалы и реактивы
Машины йли приспособления, предназначенные для испытаний металлов и сплавов на ползучесть и длительную прочность в соответствии с требованиями ГОСТ 3248—80 и ГОСТ 10145—80.
Машины или вибраторы, обеспечивающие циклическое нагружение образцов при симметричном или пульсирующем цикле нагружения, типа универсальной испытательной машины МУП-20 по ГОСТ 7855—80.
Микроскопы или другие приборы, позволяющие определять длину трещины с погрешностью не более 0,05 мм.
Коррозионная среда — 3%-ный раствор хлористого натрия по ГОСТ 4233—77 в дистиллированной воде по ГОСТ 6709—72. В зависимости от условий эксплуатации реальных изделий допускается применять другие коррозионные среды.
Спирт этиловый по ГОСТ 5962—67.
Эксикатор по ГОСТ 6371—73.
Подготовка к испытаниям
Образцы обезжиривают и промывают этиловым спиртом.
Усталостную трещину получают на воздухе при циклическом растяжении или изгибе на машинах (п. 1.3.2) на полностью термически обработанных образцах. Циклическое нагружение подбирают таким образом, чтобы скорость роста усталостной трещины на последнем миллиметре не превышала 1 мм за 50000 циклов.
Не допускается применять окрашивающие растворы для облегчения контроля за ростом усталостной трещины.
Измеряют расчетную длину исходной трещины (механический надрез+усталостная трещина).
Длина усталостной трещины должна быть не менее 1,5 мм, не менее 5% длины исходной трещины и не менее толщины образца.
Разность, длигі усталостной трещины на обеих сторонах образ-
2 Зак. 117
9ца по должна превышать 10%. Если это требование не выполняется, необходимо продолжить циклическое нагружение, предварительно повертцв образец на 180° (оснастка при этом остается в первоначальном положении).
Результаты измерений вносят в протокол испытаний.
Отклонение усталостной трещины от плоскости симметрии надреза не должно превышать 10°.
Образцы маркируют по ГОСТ 9.019—74. Маркировку наносят на расстоянии не менее 20 мм от плоскости исходной усталостной трещины. Данные вносят в протокол испытаний.
Подготовленные к испытаниям образцы с усталостной трещиной храпят в эксикаторе.
Определяют критический коэффициент интенсивности напряжений па воздухе Юс.
Проведение испытаний
Образцы устанавливают в захваты испытательной машины и подводят коррозионную среду. Объем раствора на 1 см2 поверхности образца должен быть не менее 10 см3.
Образцы нагружают до значения начального коэффициента интенсивности напряжений К ю, который вычисляют по формуле
К = Ж • Лдс,
где ^<1.
Расчетные значения Кю вносят в протокол испытаний.
Испытания проводят при температуре 291—298 К С18— 25°С). Допускается проводить испытания при температурах, соответствующих условиям эксплуатации изделий.
Проводят контроль за разрушением образцов через 0,5 ч после начала испытаний, далее через 1, 2, 4, 6, 8 ч, далее четыре раза в сутки. Допускаются другие интервалы времени.
Фиксируют время до разрушения образцов и вносят его в протокол испытаний.
Если за 40 сут образцы не разрушились, их разгружают, снимают с испытательной машины, высушивают при температуре 373—423 К (100—150°С) и разрушают на испытательной машине на воздухе.
Определяют конечную длину трещины (исходная трещина -ькоррозионная трещина) всех образцов как среднее арифметическое трех измерений: на V4, V2 и 3/4 толщины. Результаты измерений вносят в протокол испытаний.
По конечной длине трещины и формулам (п. 1.6.4) вычисляют действительное значение Лю- Данные вносят в протокол испытаний.
Образцы с коррозионной трещиной более 0,1 мм относят к разрушившимся образцам.
1.5 10. Если за 40 с^т разрушились все образцы при Ліо>О,1Кіс, определение Kikp повторяют в интервале от Ajo=O до Лю^ОДКщ.
15 11. Если ни один из образцов не разрушился (в том числе при /<ю=0,9/<ю), определяют /<ікр по методу 2.
Определение Кікр проводят с погрешностью не более 10%.
1.6. Обработка результатов
1. К1кр определяют графическим или расчетным способом.
Графический способ определения состоит в построении зависимости где т— время до разрушения образцов.
За Kikp принимают коэффициент интенсивности напряжений, соогветствмощий времени испытаний 40 сут.
По расчетному способу Лікр вычисляют как среднее арифметическое трех минимальных значений Кю разрушившихся и трех максимальных значений Кю неразрушившихся образцов.
Если разность значений более 10%, определяют Лікр в более узком интервале (Лю^О,?—1,5Кікр )•
1.6 4. Кіс» Лю и Кікр вычисляют по формулам:
для образцов типа ОР
где Р - нагрузка на образец, Н;
I — конечная длина трещины, м;
S — толщина образца, м;.
D — ширина образца, м;
у op — коэффициент, вычисляемый по формуле
_ 1,99—0,41 ( 4- )+18,7о( 4- Г- 38,48( 4- )’+ 53,85(4-)* ;
-'ОР ’ ’ о / ' х 6 / ’ b J ' ’ о / т
для образцов типа КИ
4,12-Лї м"У км.
где М — изгибающий момент, Н • м;
г/ки—коэффициент, вычисляемый по формуле
У к и — рл-3—а’ , где а = 1 ;
для образцов типа ВР
где £/вр — коэффициент, рассчитываемый по формулам:
2
для
ь
W 1 ■
1,03,
Н~где Н — размер образца, определяемый по черт. 3 обязательного приложения 3, м.
Значения z/op, //к и и у вр приведены в справочном приложении 6.
1 6 5 Значения К ікр вносят в протокол испытаний.
МЕТОД 2
1 Сущность метода определения /(їм при ступенчато изменяемой нагрузке на образец (метод остановки трещины вне зоны пластической деформации у вершины исходной усталостной трещины) состоит в постепенном ступенчатом увеличении нагрузки на образец до начала роста трещины, проращивании трещины через исходную зону пластической деформации не менее 1 мм для высокопрочных сталей и 2,5 мм для титановых сплавов и постепенном Снижении нагрузки до полной остановки роста трещины.
За Кікр принимают коэффициент интенсивности напряжений, соответствующий остановке трещины
2 Требования к образцам — по п 12
Количество образцов не менее трех для данного состояния материала и направления вырезки образца.
Аппаратура, материалы и реактивы
1 Машины или приспособления, предназначенные для статического нагружения и обеспечивающие возможность проведения следующих операций:
измерять и поддерживать постоянную нагрузку в течение всего процесса испытаний с погрешностью не более 1%;
плавно нагружать образцы,
надежно центрировать образцы (например, машина разрывная типа Р-5 по ГОСТ 7855—80)
3.2. Машины или вибраторы — в соответствии с требованиями п. 1 3.2.
3.3. Микроскопы или другие приборы — в соответствии с требованиями п. 1.3 3.3.4. Установки обеспечивающие непрерывное измерение длины трещины и непрерывную запись измеряемого параметра, чувствительностью не ниже 0,001 мм прироста трещины.